Mini ascenseur

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Arduino IDE

À propos de ce projet

Il s'agit d'un ascenseur fonctionnel de 5 étages. Il mesure 3 pieds de haut. Nous y avons beaucoup travaillé.

Allons droit au but… voici comment cela fonctionne !

Liens rapides :

• Code
• Schéma de câblage (à venir)

Inspiration

Nous jouons avec Arduino et le traitement intégré/IoT depuis quelques années maintenant, mais la plupart des projets que nous avons réalisés (et la plupart que nous avons vus) sont assez simples. Nous cherchions depuis longtemps quelque chose de « réel » à faire.

Cet été, je suis allé à un super camp d'été, Project Ember. C'est dans la baie de San Francisco et c'est génial ! Les enfants conçoivent et construisent de grandes structures en bois avec des outils électriques. Une fois que j'ai su que je pouvais le faire, j'ai voulu combiner le bâtiment physique avec Arduino et c'est le résultat !

Approche

La partie la plus difficile à comprendre était la technique de détection du moteur et du sol. Un vrai ascenseur utilise probablement un énorme moteur A/C avec des capteurs à chaque étage. Nous pourrions certainement utiliser cette approche à plus petite échelle mais mettre des capteurs à chaque étage demande beaucoup de câblage, et nous aurions des soucis de sensibilité et d'alignement, etc. Par contre, un moteur pas à pas peut être positionné avec précision… mais nous devrait savoir exactement où nous sommes et jusqu'où nous devons aller pour le faire.

Heureusement, nous avons fait quelque chose de similaire, dans notre précédent projet de « calendrier fantaisie ». Là, nous avions compris comment utiliser les moteurs pas à pas et plus intéressant encore, enregistrer leurs positions en mémoire non volatile (EEPROM sur l'Arduino). Nous utiliserons donc la même approche ici. De cette façon, nous n'avons pas du tout besoin de capteurs de position, nous allons simplement compter sur notre capacité à compter le nombre de pas que nous déplaçons notre moteur pas à pas.

L'autre problème de conception concernait les boutons d'appel d'ascenseur. Ils doivent être allumés par des interrupteurs à contact momentané, mais les lumières doivent être contrôlables indépendamment du bouton. Nous en avons trouvé sur eBay.

Matériaux

Boutons avec voyants séparés (Nous avons acheté sur eBay, ils devraient ressembler à :

• Un Arduino Mega2560 - nous l'avons choisi car il avait plus de broches GPIO pour toutes les fonctionnalités du projet. Achetez une version officielle :vous pourrez peut-être obtenir une imitation/une compatibilité moins chère.
• Une matrice LED 8 x 8 pour afficher les flèches Acheter (Amazon)
• Un affichage à sept segments pour afficher les numéros d'étage Acheter (SparkFun)
• Un moteur pas à pas et une carte de pilotage pour déplacer la voiture Achetez un pack de 5 (Elegoo) Remarque :vous n'en utilisez qu'un, mais vous en aurez peut-être besoin de plus. Et vous pouvez réutiliser la boîte dans laquelle ils sont fournis. 🙂
• Un protoboard Mega2560, pour connecter nos fils Acheter (BangGood) Nous avons dessoudé l'embase sur le dessus, vous n'avez pas à le faire.
• Bornes à vis (10×2) Acheter (frys.com)Vous en aurez besoin de 4
• Bobine de fil

Vous pouvez trouver tous les matériaux ci-dessous dans votre Home Depot local ou dans un autre magasin de rénovation domiciliaire :

• Panneaux de fibres et moulures 3/4 po² pour l'ascenseur et la cabine.
• Équerre en aluminium pour maintenir le moteur
• Vis assorties
• Tuyau servant de bague à l'intérieur de la bobine
• Ficelle (nous avons utilisé une ficelle de cerf-volant en nylon robuste)

Construire

Nous avons fabriqué l'arbre et la voiture en panneaux de fibres de bois et en moulures pour renforcer les coins.

Nous avons commencé par la cage d'ascenseur. Nous avons coupé 3 morceaux de panneaux de fibres à 36 "x8" pour les côtés et l'arrière (le devant est ouvert). Ensuite, à l'aide de 4 pièces de moulure carrée de 3/4" et de 36" de long, nous avons vissé le panneau de fibres ensemble pour former un arbre vertical. Des morceaux de panneaux de fibres carrés en haut et en bas maintiennent tout d'équerre.

La cabine d'ascenseur est à côté. Il utilise le même type de construction, avec des murs, des plafonds et des sols en panneaux de fibres de bois et des supports de moulures en pin. C'est presque toute la largeur de l'arbre, mais se déplace entre l'avant et l'arrière du pin (il est donc plus large que profond). Nous avons attaché un crochet à œil au sommet de la voiture, de sorte qu'il soit suspendu à une ficelle.

Assurez-vous de ne pas mettre un fond sur votre arbre trop tôt, car vous devez pouvoir entrer et sortir la voiture! Une fois les tests terminés, vous pouvez ajouter le bas.

Le moteur se trouve au sommet de l'ascenseur. Nous avons attaché une bobine en bois ordinaire (à partir de fil à coudre) à l'arbre du moteur. C'est un peu délicat. L'arbre du moteur a un bord plat mais bien sûr le trou dans la bobine est rond. Nous avons donc percé et taraudé un trou dans la bobine et mis une vis pour la maintenir contre le bord plat de l'arbre du moteur. De plus, le trou dans la bobine est plus grand que l'arbre du moteur. Pour agir comme une bague pour occuper l'espace, nous avons utilisé un très court morceau de tuyau en caoutchouc de taille appropriée.

Ensuite, nous avons monté le moteur sur un morceau d'angle en aluminium et l'avons vissé au sommet de l'arbre. Pour soutenir l'autre côté de la bobine, on passe une vis à travers une deuxième pièce d'angle en aluminium. Cela fait en sorte que le poids de l'ascenseur ne tire pas la bobine hors de l'arbre du moteur, elle restera à niveau.

Nous avons utilisé plus de panneaux de fibres pour fabriquer les panneaux de boutons. A gauche, nous avons utilisé une planche de la hauteur du fût pour les boutons d'appel. Nous avons utilisé des boutons rouges et verts en alternance. Rouge pour le bas, vert pour le haut. Le dernier étage n'a qu'un rouge et le bas n'a qu'un vert. Notre panneau « dans l'ascenseur » est à droite. Nous avons découpé des trous pour la matrice LED et l'affichage à sept segments en plus des 5 trous pour les boutons.

Nous avons monté 4 boîtes à vis. Deux sur le panneau d'appel et deux sur le côté à côté du panneau d'ascenseur « intérieur ».

Câblage

Le câblage est délicat car il y en a beaucoup ! Nous avons choisi d'utiliser un shield de prototypage Arduino Mega, en partie parce que nous en avions déjà un :-). Mais la vraie motivation était qu'avec autant de fils, nous craignions que quelque chose ne se déconnecte inévitablement si nous utilisions simplement les connexions à broches Arduino standard. Avec le blindage de prototypage, nous pouvions souder les fils directement et éviter ce risque. De plus, cela nous a donné un endroit pratique pour mettre des choses comme des résistances, qui sont nécessaires pour notre affichage à 7 segments.

Cela dit, nous ne voulions pas que tous ces différents panneaux soient câblés ensemble, car si nous faisions une erreur, ce serait très difficile à réparer. Ainsi, chaque fil a une sorte d'extrémité amovible. Nous avons utilisé des blocs de vis entre les panneaux de commutation et l'Arduino, et pour la matrice à 7 segments et LED, une extrémité du fil est toujours constituée de broches à déconnexion rapide.

Pour les panneaux de boutons, nous avons fabriqué nos propres faisceaux de câbles, en utilisant des cosses femelles à sertir qui s'adaptent parfaitement aux bornes des boutons. Parce que chaque bouton avait besoin de deux masses (une pour le bouton et une séparée pour la lumière), il y aurait eu BEAUCOUP de fils de masse si nous les avions tous acheminés vers l'Arduino. Au lieu de cela, nous les avons tous connectés en guirlande avec un joli faisceau de câbles personnalisé. Les broches de signal (une pour l'interrupteur et une pour la lumière sur chaque bouton) sont toutes séparées, allant jusqu'aux blocs à vis.

Enfin, les blocs à vis nous ont donné un autre avantage :nous avons utilisé du fil à âme pleine pour souder au blindage de prototypage, mais nous avons utilisé du fil toronné pour les connecteurs à sertir au dos des boutons. Les blocs à vis nous permettaient de passer de l'un à l'autre sans soudure.

Programmation

Nous avons eu de nombreuses révisions de code, mais voici la version actuelle. La partie la plus compliquée du logiciel est la logique pour déterminer où la cabine d'ascenseur doit aller. Si c'est au 2ème étage, quelqu'un à l'intérieur veut aller au 3, quelqu'un veut descendre du 4 et monter du 1 … où allez-vous en premier ?

L'autre partie compliquée est que la façon dont la bibliothèque de moteurs pas à pas fonctionne normalement est que pendant le temps que le moteur se déplace, rien n'appelle la fonction Arduino "loop()". Pourtant, cela devrait fonctionner pour quelqu'un d'appuyer sur un bouton pendant que l'ascenseur est en transit. Vous ne pouvez donc pas aller jusqu'à la destination en une seule étape — vous devez vous déplacer petit à petit, en vérifiant les pressions sur les boutons (et éventuellement les changements de destination) en cours de route.

Vous pouvez télécharger notre croquis Arduino ici.

Pour télécharger le code :

Vous devrez télécharger ces bibliothèques :

• LEDControlMS
• SeptSeg

Téléchargez le code :

• Choisissez le bon tableau : Voir cette image
• Choisissez le port :similaire, mais vous accédez à « Port ». Sur MacOS, ce sera quelque chose comme /dev/cu.usbmodem1411, tandis que sur Windows, ce sera quelque chose comme COM2.
• Téléchargez votre code.

Si c'est le cas, félicitations ! Passez aux tests. Si ce n'est pas le cas, revenez à l'étape 5. Si cela ne fonctionne pas à nouveau, vérifiez votre câblage. Si que n'a pas fonctionné, contactez-nous en utilisant le lien en haut.

• Téléchargez l'IDE Arduino. arduino.cc
• Ouvrez le code.
• Pour installer des bibliothèques, consultez ce tutoriel.
• L'ascenseur doit effectuer son auto-test. Tous les boutons d'appel doivent s'allumer en séquence, puis les cinq boutons de l'ascenseur, puis l'affichage à sept segments doit cycler, puis la matrice doit afficher des flèches haut et bas. Une fois terminé, l'affichage à 7 segments affichera le dernier numéro d'étage connu de la cabine d'ascenseur.

Test/Calibrage

Parce que le moteur pas à pas doit savoir exactement où s'arrêter pour chaque étage, vous devez le lui dire manuellement – ​​une fois. Il s'en souviendra dans la mémoire non volatile (ce qui signifie qu'il le sauvegardera même lorsque l'alimentation est déconnectée).

Pour calibrer :

• Appuyez sur les boutons supérieur et inférieur du panneau de droite et maintenez-les enfoncés. La matrice doit afficher un C (pour calibrer).
• Utilisez ces boutons du haut et du bas pour déplacer manuellement la voiture jusqu'à l'étage indiqué sur les sept segments. Lorsqu'il est au bon endroit, appuyez sur le bouton du milieu.
• Répétez l'étape 2 pour les cinq étages. Lorsque vous avez terminé, la matrice devrait s'éteindre.

Prochaines étapes

Des projets comme celui-ci ne sont jamais vraiment terminés ! Nous aimerions reconstruire la structure de l'ascenseur et de la cage avec des pièces découpées au laser. Nous avons utilisé une scie sauteuse à main pour faire cela et donc nos coupes ne sont pas vraiment si droites… c'est en partie ce qui cause notre « problème de friction ». Dans le même temps, nous concevrons un meilleur support de moteur et obtiendrons un moteur meilleur et plus rapide.

Par voie électronique, nous avons reçu une demande d'ajout d'une cloche ou d'un carillon à chaque ouverture de la porte de l'ascenseur, comme le font de nombreux ascenseurs réels. Nous le ferons aussi.

Si vous avez des idées ou des suggestions sur ce projet, faites-le nous savoir dans les commentaires !

Historique des versions

Remarque :Le lien Google Drive sera automatiquement mis à jour avec chaque version.

Version 2 :Nous avons corrigé le bogue où l'appel de l'ascenseur de l'extérieur à l'étage actuel pouvait entraîner le blocage du logiciel, vous obligeant à appuyer sur le bouton de réinitialisation.

Code

Bibliothèque de matrices LED Arduino

Bibliothèque SevenSeg

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